摘要：平行多跑道组是指三条以上的平行跑道组合，随着国内民航业的迅速发展，枢纽机场实施多跑道运行已成为一个必然趋势。文章从内含中距、窄距以及缩距跑道的多跑道构型的使用策略入手,通过多项效能指标分析，提出最适合的构型,为将来国内机场建设和运行平行跑道提供参考。 

一、前言 

目前国内虹桥，广州和长沙等机场建成的窄距跑道由于跑道容量较低、跑道穿越风险高等因素，构型上备受争议。有专家提出建设中距跑道（跑道间距760-915/1035米）来增加机场的跑道吞吐量，并试图通过错开入口、缩小间距来解决机场活动区内的运行冲突。但是国际上甚少有中距跑道运行实例，丹佛机场虽为中距跑道，可是其运行上采用仅单条跑道着陆或者特殊目视进近模式运行,无法通过统计的方式确定中距跑道实际的运行效能。因此,有必要通过几种平行跑道构型（中距、窄距、缩距）进行比对,并论证这些构型的实际运行效能，分析其运行风险，为国内目前逐步推进枢纽机场总体规划的跑道构型提供参考。 

开始论证前，本文先对文中涉及的专用名词及运行模式等进行说明。 

（一）专用名词 

1.跑道间距：文中按照间距不同分为:宽距跑道（最小跑道间距大于915米，但通常在1035米以上，根据运行保障水平不同划分）、中距跑道（跑道间距在760-915米之间）、窄距跑道（跑道间距在760米以下）。这几种基础构型分别对应了独立进近/相关进近（宽距跑道）、隔离运行/独立离场（中距跑道）以及视作单跑道使用（窄距跑道）的运行模式。 

2.跑道组：文中所述跑道组指的是按照跑道最大运行容量或者设计容量时的宏观组合。例如图1：五条跑道可以实现最大三条跑道的独立运行，我们就认为跑道组为①④-②-③⑤，共三组。 

3.仪表运行：本文只是对通用的ILS和GBAS等通用的仪表跑道进行研究。不研究特殊要求的运行方式和航空器等情况，也不包括特殊目视运行等运行模式带来效能的变化。 

（二）中距跑道的标准运行模式 

规范中提出中距跑道的标准运行模式为：独立离场和隔离运行。 

1.两架航空器在①②跑道上实施独立离场；运行时，两离场航迹需要立即向外侧形成15度以上的夹角。（图2中蓝色为离场跑道，红色为进场跑道；混合为红蓝各半，以下各图同。） 

2.两航空器在不同跑道落地和离场时实施“一起一降”隔离运行。运行时，落地航空器复飞轨迹需要和离场航空器轨迹尽快形成30°以上的夹角。（图2.2） 

（三）缩距中距跑道的运行模式 

根据平行跑道运行规范：“两条平行跑道中心线的间距不小于760米时，允许航空器按照隔离平行运行的模式运行。出现下列情形的，跑道中心线的间距应当符合下列规定：以进近的方向为准，当进近使用的跑道入口相对于离场跑道入口每向后错开150米时，平行跑道中心线的最小间距可以减少30米，但平行跑道中心线的间距最小不得小于300米”。因此中距跑道构型可以适当缩小跑道间距来实施隔离运行。缩小间距的中距跑道可以减少对土地的占用。 

从三条跑道开始均可算为多跑道，如此浩如烟海的构型组合，如何能选择一个合适的构型用于比对多跑道组运行效能。下面将研究如何选定多跑道组： 

（四）基础多跑道组选择 

本文选取了三条远距平行跑道作为平行跑道组基础（见图4-1），并配对中距、窄距或缩距跑道形成不同构型，主要理由有：1.三条远距平行跑道是目前在运行的同数量跑道组合中跑道容量最大的组合；2. 三条远距平行跑道可以实现三组独立运行（见图4-2），且现行的规章是无法支持四条或以上的平行跑道独立运行。所以选取这一基础构型将能充分论证中距、窄距或缩距跑道在这一组合里能否真正的发挥其运行效能。 

中距、窄距或缩距跑道在平行跑道组构型里一般作为辅助跑道使用。 

二、含平行多跑道组构型的设定 

（一）含有中距跑道的平行跑道构型 

含有中距跑道的平行跑道构型（简称标准构型，见图5）有两种模式，分别是中距跑道组合于中间跑道或组合于外侧跑道。设计参数：四条等长的跑道，跑道入口平齐，跑道间距为1035+1035+760米或1035+760+1035米。 

（二）含有窄距跑道的平行跑道构型 

为了对比中距和窄距跑道运行效能的差异，设定一组对照构型，该构型以窄距跑道代替中距，也应有内侧和外侧两种构型，以下简称窄距构型（见图6）。该对照构型主要完成与标准构型的比对分析作用，因此选择标准构型中最具效能的一组进行分析。设计参数：四条等长的跑道，跑道入口平齐，跑道间距为1035+380（或460）+1035米。 

（三）含缩小跑道间距的平行跑道组构型 

中距跑道构型可以适当缩小跑道间距来实施隔离运行，该构型简称缩距构型（见图7），此时不用于独立起飞。在标准构型的基础上，调整③④跑道设计参数：两条等长的跑道，跑道入口错开150米，跑道间距可缩减至730米。 

其他平行跑道组构型均可利用上述的三种构型进行变化和组合。因此对该三种跑道组构型的效能分析可以较大程度的反映出平行多跑道组的效能。 

三、平行跑道组的跑道使用策略分析 

（一）标准构型的跑道使用策略 

标准构型可实现三个跑道组的独立运行（图8-1），加入中距跑道后，辅助跑道和主跑道分别承担离场或进场功能（图8-2,8-3）。 

（二）窄距构型的跑道使用策略 

窄距跑道在运行上视作单条跑道使用（见图9）。 

（三）缩距构型的跑道使用策略 

缩距跑道构型只可满足一种运行模式：两航空器在不同跑道落地和离场时实施“一起一降”隔离运行。（如图10-2的③④跑道）运行模式基本同标准构型，但是无法实现中距组内跑道的同时离场。 

图10：缩距构型的跑道使用策略 

四、参数、指标设定和分析思路 

（一）拟定参数 

1.集中度 

根据实际运行情况分为三种航班流集中度供建立数据模型分析使用： 

（1）进场高峰：起落比例0.2:0.8； 

（2）平衡模式：起落比例0.5:0.5； 

（3）离场高峰：起落比例0.8:0.2。 

2.占用跑道时间（取白云机场经验值） 

（1）离场航班从进入等待线至对正跑道需40秒； 

（2）离场航班从收到起飞指令到离地需40秒； 

（3）落地航班从飞越跑道入口至脱离跑道需50秒；  

（4）穿越跑道需30秒，穿越跑道可与进跑道时间重叠，取大者。 

（5）如组内两条跑道按照一条跑道使用时:当落地航空器接地后，另一跑道的航空器可以开始滑跑。当离场航空器主轮脱离跑道后，另一跑道进近的航空器可以通过跑道入口。（说明：该数据仅用于计算跑道最大容量。实际运行时，该间隔需根据“确认占用跑道的航空器离开跑道”这一条件而需要增加余度。） 

3.间隔： 

（1）离场/落地航空器采用雷达间隔、雷达尾流间隔和尾流间隔；本次暂不分析缩小尾流间隔，但相关技术成熟后可以采用。 

（2）起飞和落地航空器间不同时占用同一跑道。 

4.机型比例 

机场机型比例按照枢纽机场设置：C:E类飞机比例为75:25；中型机和重型机比例依此设置。 

5.速度 

进近航空器平均速度260km/h;离场航空器平均速度280km/h。 

（二）分析指标 

1.跑道容量：研究各运行模式下达到的最大容量。 

2.占地比分析：主要考虑跑道构型和跑滑系统对机场土地利用的影响。 

3.自由度：自由度主要指满足实际运行情况的适应性，为静态比较项目。暂定该跑道构型能实现1种运行模式为1个自由度，以多者为佳。自由度越高，说明构型对实际流量的适应性越好，也就是越能体现混合运行的优势。 

（三）分析步骤 

1.使用占地比指标和自由度指标对标准构型、窄距构型和缩距构型进行静态对比，分析3种构型的优劣； 

2.使用跑道容量指标分析标准、窄距和缩距构型时动态运行的效能差异； 

3.进行总结比较分析。 

五、指标分析 

（一）占地比和自由度指标分析 

1.离场模式的对比 

见图11，标准构型可以实现各组跑道间任意三条独立离场，有4种离场模式（图11-1至11-4），因此具有4个自由度；窄距构型和缩距构型可以实现近距跑道组内任意一条和其他跑道组组合形成三条独立离场，具有2个自由度。同时也可看出，三种构型均不能实现四条跑道独立离场的运行模式。 

从占地比指标分析，标准构型占地最大，设定为-1；窄距构型设定为0，缩距构型在两者之间，设定为-0.5。 

2.进场模式的对比 

见图12，在进场模式时，不论何种构型，其只能与其他跑道组形成三条独立进近运行，自由度均为2。但是由于缩距构型的④跑道不能安排起飞航空器，所以缩距构型的自由度降低到1.5。 

在进场模式时，标准构型和窄距构型相比，并无优势,且因地面运行时间长而稍劣。从占地比指标分析，标准构型占地大，设定-1；窄距构型为0；缩距构型占地居中，设定为-0.5。 

3.进离场平衡模式的对比 

在平衡模式下，由于受外侧两条跑道影响，已经不可能实现组内跑道的独立离场。因此，三种构型在平衡模式组内跑道均只能当作一条跑道使用（但可以不用考虑跑道占用时间）。但是缩距构型只能实现外降内起，反向则受限。所以标准构型和窄距构型自由度为2，缩距构型的自由度为1。 

从占地比指标分析，标准构型占地大，设定为-1；窄距构型设定为0，缩距构型设定为-0.5。 

4.自由度和占地比指标分析结论 

从自由度指标来看，标准构型达到8个，窄距构型为6个，缩距构型的自由度为4.5个。从占地比指标看，标准构型是-3，缩距构型是-1.5，窄距构型是0。如自由度指标与占地比指标采用相同的权重相加，静态对比分析标准、窄距、缩距构型的结果为5：6：3。从数据看标准构型相比窄距构型其实并不占优，只有在特定场景下，例如航站区布局不平衡的离场高峰时，才能发挥标准构型的优势。而缩距构型没有突出其他两种构型的优点，而是继承了其缺点，得分最低，其应用场景最少，受限最大。 

 (二) 跑道容量指标分析 

1.标准构型和窄距构型的效能分析 

标准构型中间跑道起飞由于不能偏转，也就是无法实现隔离运行，也仅能视作一条跑道使用，与窄距构型运行方式和条件一致，所以放在一起分析；缩距构型接下来另行分析。 

（1）离场高峰时：跑道组主要满足离场的需要，在保障离场的同时安排部分落地航班，起落比例为0.8:0.2。 

跑道容量的计算使用单位时间内可以容纳的飞机对之间时间或者水平间隔的加权值表示。单跑道按尾流间隔（2分钟间隔）起飞时，跑道离场容量为60/2=30架次/小时。按雷达尾流间隔起飞时，前面设定枢纽机场中C:E类飞机比例为75:25，因此平均尾流间隔计算为：6*0.75+9.3*0.25=6.825；换算成时间：6.825/280*3600=87.75秒，换算成小时容量为3600/87.875=41架次/小时。 

标准构型和窄距构型均有三组独立离场的跑道组，应用尾流间隔最大离场容量为：30*3=90架次；应用雷达尾流间隔最大离场容量为41*3=123架次。多跑道机场还可通过优化尾流间隔进一步增加跑道运行效能。 

以上分析了优先保障离港航班的情况，下面将分析起飞流中能否插入剩余20%的到达飞机。标准构型中间跑道起飞由于不能偏转，也就是无法实现隔离运行，也仅能视作一条跑道使用，与窄距构型运行方式和条件一致。落地需求总量为90架次*20%=18架次或123架次*20%=25架次。 

在采用尾流间隔时，任意一条跑道上,两架飞机120秒间隔时可满足在间隙插入一架落地航班的需求。单个跑道30个间隔足以消化18个架次落地跑道。在采用雷达尾流间隔时，经计算，2架离场航空器间同样可以插入1架进场航空器。组内跑道41个间隔足以消化25个落地需求。 

合计离场高峰模式（80%离场优先+20%进场）下，考虑尾流间隔保障总量可达90+18=108架次；考虑雷达尾流间隔保障总量可达123+25=148架次。 

（2）进场高峰时：该模式优先满足进场飞机使用；可以实现三组跑道独立进近。多跑道独立进近为雷达管制，采用雷达进近尾流，平均为尾流间隔为：6*0.75+9.3*0.25=6.825；换算成时间：6.825/260*3600=94.5秒，大于占用跑道50秒，采用94.5秒。换算成小时架次为3600/94.5=38架次/小时。三条跑道的进场量为38*3=114架次。 

离场量在此基础上加20%，经计算，在两个落地航空器可以插入一个起飞航空器，就是小时进场架次为23架次。合计在进场高峰模式（80%进场优先+20%离场）下，按雷达尾流间隔的保障总量为137架次。 

（3）进离场平衡时：进离场平衡模式就是进离场航班量基本相同，也是一个机场的基本运行模式。此时首先应优先进场落地的航空器，所以采用进场高峰模式尽可能多的插入离场航空器。 

首先计算两组宽距跑道的容量，每个宽距跑道需要的插入一架离场航空器的时间间隔经计算为104秒，所以单跑道平衡模式下，小时落地容量为：3600/104=34架次。起飞航班在两个进场航班中插入，计算为33架次，因此总容量为34+33=67架次；两条宽距跑道合计67*2=134架次。 

然后计算含中距或窄距跑道组的容量。标准构型和窄距构型中与中距或窄距跑道相关的两个跑道被视为一条跑道使用，但相比单跑道可以节省进跑道时间和落地航空器接地后退出时间。如前分析，进场高峰小时落地容量为38架次。经计算可在两个落地航空器间插入一个起飞航空器，所以起飞航空器在37架次左右，合计组内跑道容量在38+37=75架次。 

平衡模式下合计三个跑道组的小时容量在209架次。 

以上计算为理论容量，实际运行中还会因航空器离地时机、管制员观测确保航空器脱离跑道的时间、航空器落地指令与决断高关系、落地航空器穿越跑道等因素影响实际的容量，实际运行间隔在120秒-150秒左右，也就实际运行最大容量140-180架次左右，约为理论容量的70%-80%。 

2.缩距构型的效能分析 

受缩小间距的影响，缩距构型不能实现组内独立离场，且受其他跑道组的影响，组内内侧跑道作为起飞跑道，组内外侧跑道作为落地跑道。 

缩距构型的容量分析因篇幅限制，在此不再赘述。经计算， 缩距多跑道组的总容量约为185架次，比标准构型及窄距构型的容量少20架次左右。运行容量按照理论容量70%-80%计算，为130-150架次。 

3.容量指标分析结论 

从表1的结论分析，不管是多跑道组内搭配的中距跑道还是窄距跑道，其跑道运行效能都是一致的。也就是中距跑道在多跑道组时并不能提高跑道容量。同时由于中距跑道占地大、滑行时间长等不利因素，反而不如窄距跑道。 

缩距跑道组在多跑道运行时容量受限较大，其运行效能仅略大于单跑道，加上运行模式、机场内障碍物等因素，构型上存在缺陷。 

表1：标准、窄距和缩距构型的跑道容量（单位：架） 

（五）指标分析总结论 

在多跑道构型满负荷运行时，配对中距跑道的多跑道组的跑道容量在140-180架次/小时，与配对窄距跑道的多跑道组的跑道容量基本相同，运行效能并不出现明显增加。而自由度指标和占地比指标分析中，配对中距跑道的多跑道组也并不占优势，只有在特定场景下，例如航站区布局不平衡的进离场高峰期时，才能发挥配对中距跑道的多跑道组的优势，比如可以灵活选择起飞跑道，有利于减少滑行时间，但是同样带来的是占地面积增大，经济效益降低；而采用缩距跑道的多跑道组的运行效能在三种构型中是最低，甚至不如窄距跑道。 

六、结束语 

通过研究平行多跑道组的跑道使用策略和运行效能，总结出中距跑道在多跑道构型里其作用有限，占地过大，这也是该尴尬的构型在国际上甚少采用的原因；缩距平行跑道构型不适合多跑道组构型，不管运行模式、跑道使用策略、地面运行还是跑道容量上均不能产生合理的效果。如果采用特殊目视进近等手段，将有可能在中距跑道构型中实现特殊目视独立进近，也就是在一组宽距跑道外加一条中距跑道达到现三条远距跑道的量，这可能是中距跑道最合理的应用方式。随着国内民航业的迅速发展，枢纽机场实施多跑道运行已成为一个必然趋势，本文分析思路和结论具有一定的现实意义，将为国内目前逐步推进枢纽机场总体规划的跑道构型提供参考。 

参考文献 

[1]平行跑道同时仪表运行管理规定. 中国民用航空局.民航规章. CCAR-98TM 

[2]平行或近似平行跑道同时仪表运行手册.国际民航组织（ICAO）. Doc9643